[實用新型]高峰值功率低頻被動鎖模超快激光器

有效

• 申請號: 201920153228.2
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN209805086U
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 何淳;趙曉杰;秦國雙
• 申請（專利權）人: 英諾激光科技股份有限公司;常州英諾激光科技有限公司
• 主分類號: H01S3/067
• 分類號: H01S3/067;H01S3/098;H01S3/16
• 代理公司: 44242 深圳市精英專利事務所
• 代理人: 龍丹丹

本實用新型公開了一種高峰值功率低頻被動鎖模超快激光器，其包括順次設置的端鏡、激光增益介質、光纖單元、鎖模器和輸出耦合器，所述光纖兩端設置有模場適配器。其中，激光增益介質介質起到產生并放大光子的作用，所述光纖單元的芯面積為幾百至幾千平方微米，具有較低的非線性和較高的損傷閾值，兩個模場適配器與光纖單元連接，確保只有基模LP01通過自由空間耦合，同時保證了更高階模的能量能夠被恢復至基模，輸出耦合器可使光反射形成激光腔，也能從激光腔中提取一部分撞擊光形成激光輸出。所述超快激光器峰值功率高、重復頻率低，易于制作，制作成本低，不需要經過脈沖選取和放大，即可直接產生幾百KHz到1MHz的高重復頻率、高強度超快激光。

技術領域

本實用新型屬于激光器技術領域，涉及一種超快激光器，具體地說涉及一種高峰值功率低頻被動鎖模超快激光器。

背景技術

隨著消費電子、新型顯示等應用的發展，對于激光加工的精細度要求越來越高，超快激光成為行業關注的一個重要方向。所謂超快激光是指基于SESAM、克爾透鏡等鎖模技術，脈沖寬度在飛秒、皮秒量級的激光器，其適用于諸多科學研究與工業應用，如超快激光可實現納米級別的材料去除，并且不產生熱效應，因此被稱為真正意義上的“冷”加工，峰值功率高達微焦級別的激光脈沖能夠在材料的加工區域附近產生一個強磁場，這為高電磁場物理學理論的驗證提供了可能。

目前工業用激光器產品結構復雜、價格昂貴，通常采用脈沖能量僅為納焦到皮焦的功率振蕩器，經過幾級放大后達到微焦級別，即材料加工所需能量級別。為解決上述技術問題，行業內已逐漸開發出具有超快激光振蕩器的激光器，超快激光振蕩器的重復頻率在40MHz-100MHz范圍內，其具有合適的腔長，能夠滿足泵浦激光器通過有源光纖輸出適當增益的要求，同時能夠平衡光纖色散和非線性特征，這對于產生超快激光脈沖是必不可少的。

重復頻率為幾百至1MHz的激光器是工業中較為常用的，這一頻率范圍內的激光可提高對材料的加工效率，改善科學研究過程中的信噪比，同時，前一個脈沖的余熱能夠得到消散。但是，為了降低激光器的重復頻率，需要激光器具有很長的諧振腔，這就產生了光纖色散、非線性效應、光損耗、熱失穩和機械失穩等負面影響。

為彌補激光器生產所能達到與實際應用所要求的重復頻率之間的差距，當前一般采用在激光振蕩器及其放大級之間設置脈沖選擇器模塊，以改變振蕩器的超快脈沖重復頻率和模式，如圖1所示。Marchese等人用光纖鎖模自由空間、碟片激光器和一個多通道腔將諧振器長度延伸至大約37 米，實現了4MHz、791fs，單脈沖能量11.3μJ的超快激光器，由于它的長諧振腔避免了脈沖選擇器和多級激光放大器。這種方法是第一種能夠直接產生高功率、低重復頻率超快脈沖的方法，然而，由于自由空間腔體激光器的熱穩定性和機械穩定性以及可靠性不足阻礙了這種激光器結構的實際生產。目前，單脈沖能量為μJ級別、重復頻率為幾MHz的可靠、低成本、緊湊型超快光纖激光器仍舊無法實現。

實用新型內容

為此，本實用新型正是要解決上述技術問題，從而提出一種高功率、低重復頻率、低成本且易于生產的被動鎖模超快激光器。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案為：

本實用新型提供一種高峰值功率低頻被動鎖模超快激光器，其包括順次設置的端鏡、激光增益介質、光纖單元、鎖模器和輸出耦合器，所述光纖單元兩端設置有模場適配器。

作為優選，所述激光增益介質與所述光纖單元之間還設置有第一耦合鏡。

作為優選，所述鎖模器兩端還設置有第二耦合鏡和第三耦合鏡。

作為優選，所述模場適配器包括沿激光光路順次設置的單模光纖、第四耦合鏡和輸出光纖。

或者，作為優選，所述模場適配器包括沿激光光路順次設置的單模光纖、第五耦合鏡、第六耦合鏡和輸出光纖。

作為優選，所述激光增益介質為激光晶體、有源光纖、激光二極管、光泵浦發射器中的一種。